Влияние наклепа и рекристаллизации на магнитные свойства стали

Влияние содержания углерода в сталях на их магнитные свойства

В доэвтектоидных сталях в отожженом состоянии увеличение содержания углерода приводит к увеличению количества перлита в структуре.

Рис Микроструктура стали 10

Рис Микроструктура стали 40

Перлит обладает гораздо большей коэрцитивной силой и остаточной индукцией, чем феррит, несмотря на то, что перлит на 90% состоит из феррита. Это объясняется тем, что в перлите феррит находится в виде тончайших пластинок (их толщина менее 1 микрометра), переслоенных твердыми пластинками цементита. Такая структура затрудняет смещение междоменных стенок и вращение векторов намагничивания доменов, в итоге, у феррита Нс= 40А/м а у перлита Нс= 800А/м.

Рис Структура перлита при увеличении 30000

Поэтому для углеродистых и низколегированных сталей, находящихся в отожженном состоянии, магнитный анализ можно применять для оценки содержания углерода в стали

Влияние наклепа и рекристаллизации на магнитные свойства стали

При наклепе металла происходит значительное искажение его кристаллической структуры. На Рис представлена (схематично) структура сильно пластически-деформированного металла

Рис Схема искажений кристаллической решетки металла при пластической деформации

Из рисунка видно, что кристаллическая решетка разбивается на блоки, разориентированные относительно друг друга. На границах блоков нарушен порядок расположения атомов и здесь возникает высокая плотность дислокаций. Внутри блоков порядок сохраняется, однако имеют место большие упругие искажения кристаллической решетки и связанные с этим напряжения. Эти искажения кристаллической решеткивлияют не только на механические, но и на магнитные свойств а металла, причем, условно говоря, плотность дислокаций на границах блоков влияет, в основном, на механические свойства, а искажения решетки внутри блоков – на магнитные. Прочность и твердость наклепанного металла, как известно, возрастают из-за увеличения плотности дислокаций, а искажения кристаллической решетки увеличивают коэрцитивную силу и остаточную индукцию, так как затрудняется поворот векторов доменов при намагничивании и перемагничивании.

Для примера на Рис представлено влияние пластической деформации на параметры петли гистерезиса низкоуглеродистой стали.

Рис Петли гистерезиса низкоуглеродистой стали в отожженном (а) и наклепанном (б) состояния (схема)

Из рисунка видно, что при наклепе возрастает коэрцитивная сила, остаточная индукция и площадь петли гистерезиса.

При нагреве наклепанного металла в его структуре происходят изменения, направленные на устранение нарушений в кристаллической решетке, вызванных пластической деформацией. Наблюдая за изменением прочности и пластичности, можно выделить область температур возврата и рекристаллизации. У чистого железа, как видно из Рис, при 600 град. С резко уменьшается прочность и увеличивается пластичность (рекристаллизация).

Магнитные свойства более чувствительны к упругим искажениям, чем к изменению плотности дислокаций, поэтому температура порога рекристаллизации не так четко обозначается на кривой Нс = f(Тотж), как на кривой σв= f(Тотж),

Рис.5. Зависимость предела прочности σв и относительного удлинения δ от температуры нагрева наклепанного железа

Рис Схема устройства коэрцитиметра: 1- магнитопровод, 2- намагничивающая катушка,3,4 - размагничивающие катушки с датчиками Холла, 5- индикатор магнитного поля, 6- объект контроля

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

а) название и цель работы;
б) краткие теоретические сведения (не более 1 страницы);
в) принципиальная схема экспериментальной установки с кратким описанием порядка проведения измерений;
г) таблицы результатов измерений и расчетов;
д) графики экспериментально определенных зависимостей
е) анализ результатов работы;
ж) заключение.

Часть 1 Влияние содержания углерода на магнитные свойства стали:

1. Краткие теоретические сведения

2.Образцы для исследований, предшествующая термическая обработка

3.Схема измерений

4. Результаты исследований

5 Рис Влияние углерода на коэрцитивную силу и твердость НВ стали после отжига